Межмодовая дисперсия в оптических волокнах

August 18, 2011 by admin Комментировать »

Межмодовая дисперсия характерна для многомодовых оптических волокон, обладающих по сравнению с одномодовыми световодами большим диаметром сердцевины или значительной разницей между значениями показателя преломления сердцевины и оболочки. Типичные значения диаметра сердцевины лежат в пределах 50-1000 мкм для многомодовых волокон и 5-10 мкм для одномодовых. При построении геометрической модели световода руководствуются тем, что разным оптическим модам соответствуют лучи света, распространяющиеся внутри сердцевины волокна под разными углами. Построение оптической модели многомодового оптического волокна не является целью

Рис. 22.3. Спектр затухания излучения в полимерных волокнах РММА со ступенчатым профилем показателя преломления. На длине волны 650 нм, предпочтительной для осуществления связи по этим волокнам, затухание составляет 150 дБ/км (справочные данные Тогау IndustriesLtd., 2002)

 

этого раздела. Здесь будет описан способ оценки межмодовой дисперсии в оптическом волокне.

Пусть П1 — показатель преломления сердцевины оптического волокна, П2 — показатель преломления его оболочки. Считаем, что в световоде одновременно распространяются несколько оптических мод. На рис. 22.4 показаны две такие моды. Поскольку углы распространения мод различны, моды проходят оптические пути разной длины. Мода, имеющая меньший угол распространения 9, достигнет другого конца световода раньше. Межмодовая дисперсия внутри волокна определяется разностью временем достижения конца световода самой быстрой и самой медленной из оптических мод, нормированной на длину световодаL.

В расчетах также предполагается, что фазовая и групповая скорости определяются выражением           ‘

Чем больще мод может распространяться по световоду, тем больше время задержки между самой быстрой и самой медленной модами. Следовательно, чем больще оптических мод поддерживается световодом, тем выше в нем межмодовая дисперсия.

Упражнение. Оценка межмодовой дисперсии в оптическом волокне

Пусть показатель преломления сердцевины многомодового оптического волокна п\ = 1,45, а показатель преломления его оболочки П2 = 1,4. Требуется определить время задержки между самой быстрой и самой медленной оптическими модами, а также рассчитать максимально возможную скорость передачи на расстояние 1 км.

Решение. Из закона Снеллиуса (22.2) найдем величину в с « 15°. Для вычисления временной задержки используем выражение (22.3): Дт = 170 не. Величина Дт определяет минимальное время передачи одного бита информации. Тогда максимальную скорость передачи данных можно оценить как /„lax= 1/170 НС = 5,8 Мбит/с. Из расчетов видно, что межмодовая дисперсия может заметно влиять на параметры оптических систем связи. Поэтому в системах, требующих высоких скоростей передачи данных, предпочтительнее использовать одномодовые волокна или многомодовые, но с градиентным профилем показателя преломления.

Источник:

 Шуберт Ф. Светодиоды / Пер. с англ. под ред. А.Э. Юновича. — 2-е изд. – М.: ФИЗМАТЛИТ, 2008. – 496 с. – ISBN 978-5-9221-0851-5.

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты